7.2. Химические свойства металлов

Химические свойства металлов определяются слабой связью валентных электронов с ядром атома. Атомы сравнительно легко, отдают электроны, превращаясь при этом в положительно заряженные ионы.

.

Поэтому металлы являются хорошими восстановителями. В этом их главное и наиболее общее химическое свойство. Чем легче металл отдает свои электроны, тем он активнее, тем энергичнее взаимодействует с другим веществом. О восстановительной способности металла можно судить по его месту в периодической системе элементов Д. И. Менделеева.

С увеличением порядкового номера элемента одной подгруппы увеличивается радиус атома, сила притяжения наружных электронов ядром ослабевает, а это ведет к увеличению металлических свойств – к возрастанию восстановительной активности.

В периоде с увеличением порядкового номера элемента металлические свойства уменьшаются, так как увеличивается заряд ядра, а радиус атома уменьшается. Вследствие этого сила притяжения наружных валентных электронов возрастает.

Также о восстановительных способностях металлов судят по электродным потенциалам, значения которых также являются периодической функцией порядкового номера элемента. Так как потенциалы металлов зависят не только от природы металлов и раствора, но и от степени окисления его ионов, то сравнение потенциалов необходимо проводить либо при одинаковой, либо при максимальной степени окисления. К наиболее сильным восстановителям относятся щелочные и щелочноземельные металлы, бериллий, магний, алюминий, лантаноиды и d-металлы III и IV групп. Наиболее положительные электродные потенциалы имеют d-металлы I группы и платиновые металлы.

Как восстановители, металлы должны вступать в реакции с различными окислителями, среди которых могут быть простые вещества (неметаллы) и сложные: кислоты, соли менее активных металлов и некоторые другие вещества. Термодинамическая возможность реакции металла с тем или иным окислителем определяется условием ∆G < 0 или Е_ок/в > , где Е_ок/в и – потенциалы окислителя и металла.

Металлы взаимодействуют :

1) с кислородом, образуют оксиды ,

2) с галогенами – галогениды ,

3) с серой – сульфиды ,

4) с азотом – нитриды ,

5) с фосфором – фосфиды ,

6) с углеродом – карбиды ,

обычно карбиды получают при нагревании оксидов металлов с коксом в электропечах, например:

,

7) с кремнием – силициды ,

8) с бором – бориды ,

9) с водородом – гидриды ,

10) с водой – гидроксиды (щелочные и щелочноземельные металлы …),

11) с водными растворами солей менее активных металлов ,

12) с щелочами взаимодействуют металлы, гидроксиды которых амфотерны ():

в расплаве ,

в растворе .

13) Так как металлы и их катионы имеют вакантные молекулярные орбитали, то большинство из них являются комплексообразователями. Способность к комплексообразованию растет с увеличением заряда иона и уменьшением его радиуса, зависит от природы металла и наличия вакантных орбиталей у его ионов. Комплексные соединения, особенно Fe, Co, Cu, Mn, Cr, V, Zn, Mo, входят в состав биологических систем, включая ферменты, переносчики крови т. д. Например, в состав гемоглобина крови входит комплексное соединение железа.